組裝的或焊接的活塞的具有擴大的冷卻室的活塞上部制造技術

本發明專利技術涉及一種內燃機的活塞，其構造成優選組裝的或焊接的通過液體冷卻的活塞，包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔（7）的活塞上部（1）。所述活塞構件通過在徑向上彼此間隔開的、共同構成一個分離平面（4）的接合接片（2、3）支撐并且優選材料鎖合地、優選借助焊接連接或者優選摩擦鎖合地、優選借助螺紋連接接合。活塞上部（1）包括一個用于容納活塞環的活塞環區（10）和一個環形的、一直延伸到活塞下部中的冷卻通道（11），該冷卻通道通過多個連接通道（15）與一個內部冷卻室（16）處于連通。在冷卻通道上鄰接多個向活塞頂（6）方向定向的、構造成盲孔的凹槽（12），所述凹槽（12）設計成從冷卻通道（11）出發一直到相應凹槽（12）的凹槽底部（14）錐形擴寬。凹槽底部（14）可構造成大波紋形（增大表面）或小波紋形的。活塞也可構造成具有一個活塞上部（1）和一個活塞下部且沒有分離平面（4）的一件式活塞。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】組裝的或焊接的活塞的具有擴大的冷卻室的活塞上部
本專利技術涉及一件式和兩件式的內燃機活塞以及一種用于制造這種活塞的方法。
技術介紹
為了遵守排放極限值或者說為了達到排放目標和油耗目標需提高燃燒溫度和燃燒壓力以優化燃燒，由此尤其是活塞上部承受高度熱載荷。這種內燃機的運行溫度可超過活塞材料允許的極限，因此有引起熱老化的危險，在熱老化時活塞材料合金的強度和形狀穩定性喪失。為了將活塞的熱載荷降低到最小程度，使用這樣的活塞，在其中集成一個環形的冷卻通道，一部分內燃機潤滑油作為冷卻劑經由噴射嘴被噴入該冷卻通道中、流過冷卻通道然后離開。DE19750012A1公開了一種冷卻通道活塞，該活塞在活塞環區的區域中與側面徑向錯開地圍成一個環形的冷卻通道。流過該冷卻通道的冷卻劑起散熱作用，這種液體冷卻的效果主要取決于通過冷卻通道的冷卻劑的體積流量。隨著內燃機單位功率的增強，要求優化通過液體冷卻的活塞的已知設計。因此，除了環形的冷卻通道外，還需要有針對性地用冷卻劑對活塞其它區域。為了實現該措施，DE4118400A1公開了一種組裝的活塞，該活塞具有從冷卻通道起向活塞頂方向延伸的、具有彼此平行延伸的壁的冷卻縫槽。
技術實現思路
本專利技術所基于的任務是通過低成本的措施優化一件式和兩件式活塞的活塞上部承受高度熱載荷區域中的冷卻效果并且與此相應提出一種活塞和制造這種活塞的方法。從現有技術出發，本專利技術提出一種內燃機的活塞，其構造成通過液體冷卻的活塞，包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔的活塞上部，所述活塞上部和活塞下部通過在徑向上彼此間隔開的、構成一個分離平面的接合接片支撐和接合，在活塞上部中設置環形的、一直延伸到活塞下部中的冷卻通道，該冷卻通道通過多個連接通道與內部冷卻室處于連通，以及具有多個向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的、構成冷卻室的凹槽，所述凹槽設計成從冷卻通道出發一直到相應的凹槽的凹槽底部朝向燃燒室凹腔錐形擴寬，其中，在活塞上部中相鄰設置的各凹槽交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置。此外，本專利技術提出一種內燃機的活塞，其構造成一件式的通過液體冷卻的活塞，包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔的活塞上部，在活塞上部中設置環形的冷卻通道，該冷卻通道通過多個連接通道與內部冷卻室處于連通，以及具有多個向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的、構成冷卻室的凹槽，所述凹槽設計成從冷卻通道出發一直到相應的凹槽的凹槽底部朝向燃燒室凹腔錐形擴寬，其中，在活塞上部中相鄰設置的各凹槽交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置。此外，本專利技術提出一種用于制造內燃機的通過液體冷卻的活塞的活塞上部的方法，所述活塞上部與活塞下部接合，活塞上部包括一個燃燒室凹腔以及一個冷卻通道，該冷卻通道與多個向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的凹槽連接，在活塞上部中相鄰設置的各凹槽交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置，為制造所述凹槽設置下述步驟：放入與凹槽的形狀相對應的、從冷卻通道出發一直到相應的凹槽的凹槽底部錐形擴寬地構造的鑄型體，所述鑄型體在鑄造過程之前定位在用于活塞上部的鑄型中；在鑄造和冷卻活塞上部之后通過沖洗移除鑄型體。此外，本專利技術提出一種用于制造內燃機的通過液體冷卻的一件式活塞的方法，所述活塞具有一個活塞上部和一個活塞下部，活塞上部包括一個燃燒室凹腔以及一個冷卻通道，該冷卻通道與多個向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的凹槽連接，在活塞上部中相鄰設置的各凹槽交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置，其特征在于，為制造所述凹槽設置下述步驟：放入與凹槽的形狀相對應的、從冷卻通道出發一直到相應的凹槽的凹槽底部錐形擴寬地構造的鑄型體，所述鑄型體在鑄造過程之前定位在用于一件式活塞的活塞上部的鑄型中；在鑄造和冷卻該一件式活塞之后通過沖洗移除鑄型體。此外，本專利技術提出一種用于制造內燃機的通過液體冷卻的活塞的活塞上部的方法，所述活塞上部與一個活塞下部接合，活塞上部包括一個燃燒室凹腔以及一個冷卻通道，該冷卻通道與多個向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的凹槽連接，在活塞上部中相鄰設置的各凹槽交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置，借助機械的三維切削加工在活塞上部中制造出所述凹槽，使得該凹槽從冷卻通道出發一直到相應的凹槽的凹槽底部朝向燃燒室凹腔錐形擴寬地構造。兩件式活塞構造成通過液體冷卻的活塞，其包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔的活塞上部。這些活塞構件通過在徑向上彼此間隔開的、構成一個分離平面的接合接片支撐并且優選材料鎖合地(優選借助焊接連接)或者優選摩擦鎖合地(優選借助螺紋連接)接合。因此該由活塞上部和活塞下部構成的組裝的活塞優選例如借助螺紋連接組合或者優選例如借助焊接連接焊接。在活塞上部中設置一個環形的、一直延伸到活塞下部中的冷卻通道，該冷卻通道通過若干連接通道與一個內部冷卻室處于連通。為了擴大冷卻室，活塞上部圍成向活塞頂方向定向的、構造成盲孔的、與冷卻通道連接的凹槽。此外也可能的是，內燃機的通過液體冷卻的活塞包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔的活塞上部，所述活塞構造成一件式活塞，其沒有分離平面。為了解決所述任務，根據本專利技術規定，所述至少一個從冷卻通道出發的、環繞地設置的凹槽這樣構造在活塞上部中，使得凹槽的壁錐形向上擴寬。由于由此形成的壁張開，所以在凹槽最深處的區域中出現最大橫截面。有利的是，本專利技術在保持定義的壁厚的情況下相對于至今已知的解決方案擴大了冷卻劑流過的、隨深度擴寬的冷卻室并且因此優化了活塞上部的冷卻。根據本專利技術的凹槽的一種優選的結構造型是間隔開地跟隨盆狀設置在活塞頂中的燃燒室凹腔的中心輪廓。基于凹槽大容積的、擴大冷卻劑容納部的空腔可改善振動效果(Shakerwirkung)和由此增強冷卻效果。有利的是，根據本專利技術的、擴大冷卻通道的凹槽的大小和延伸不受與結構有關的規定、例如在活塞下部和活塞上部或冷卻通道之間的分離平面的位置和布置的限制，而是可以例如有針對性地向燃燒室凹腔的方向擴寬。根據本專利技術構造的凹槽優選用于燃燒室凹腔直徑相對小的活塞上部，以便最佳冷卻活塞頂中出現的大的壁厚和材料堆積。因此可避免焦化直至燃燒以及材料強度的降低。有利的是，結合優化活塞上部的冷卻的措施可達到組裝的、燃燒室凹腔直徑較小的活塞的排放要求(Tier3和IMO)。有利的是，根據本專利技術構造的活塞上部可與現有的已證明的活塞下部組合。在構造成一件式的、通過液體冷卻的內燃機活塞中，活塞下部和活塞上部的形式也如上所述適配地構造。根據本專利技術，凹槽的大小和延伸不受接合接片的、例如在活塞上部和活塞下部之間的分離平面區域中的支撐面的外直徑限制。相反，根據本專利技術的措施允許根據本專利技術的用于冷卻的凹槽延伸到承受高度熱載荷的區域中。因此，凹槽底部中的橫截面輪廓基于錐形擴寬而超過凹槽在與冷卻通道的過渡區域中的橫截面輪廓。優選活塞頂具有多個在圓周上分布地定位的、與冷卻通道處于連通的凹槽。這些構造成盲孔的、有針對性地擴大冷卻室的凹槽能夠更加有效地改善活塞上部的冷卻。在此凹槽至少在局部上導致活塞上部減小的壁厚、例如針對燃燒室凹腔、活塞環區、活塞頂岸以及活塞頂。基于根據本專利技術構造的凹槽和相鄰的承受高度熱載荷的區域之間協調的壁厚可實現一種結構強度高且滿足最高要求的活塞上部。根據本專利技術的措施使構件溫度降低到常見冷卻油的燃點以下的水平上，由此同時降低了優選用作冷卻劑的內燃機潤滑劑焦本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.19 DE 102010015568.31.內燃機的活塞，其構造成通過液體冷卻的活塞，包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔(7)的活塞上部(1)，所述活塞上部和活塞下部通過在徑向上彼此間隔開的、構成一個分離平面(4)的接合接片(2、3)支撐和接合，在活塞上部(1)中設置環形的、一直延伸到活塞下部中的冷卻通道(11)，該冷卻通道通過多個連接通道(15)與內部冷卻室(16)處于連通，以及具有多個向活塞頂(6)方向定向的、構造成盲孔的、構成冷卻室的凹槽(12)，其特征在于，所述凹槽(12)設計成從冷卻通道(11)出發一直到相應的凹槽(12)的凹槽底部(14)朝向燃燒室凹腔(7)錐形擴寬，其中，在活塞上部(1)中相鄰設置的各凹槽(12)交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置。2.內燃機的活塞，其構造成一件式的通過液體冷卻的活塞，包括一個活塞下部和一個具有燃燒室凹腔(7)的活塞上部(1)，在活塞上部(1)中設置環形的冷卻通道(11)，該冷卻通道通過多個連接通道(15)與內部冷卻室(16)處于連通，以及具有多個向活塞頂(6)方向定向的、構造成盲孔的、構成冷卻室的凹槽(12)，其特征在于，所述凹槽(12)設計成從冷卻通道(11)出發一直到相應的凹槽(12)的凹槽底部(14)朝向燃燒室凹腔(7)錐形擴寬，其中，在活塞上部(1)中相鄰設置的各凹槽(12)交替地徑向向內或徑向向外傾斜地設置。3.根據權利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞上部(1)和活塞下部材料鎖合地或者摩擦鎖合地接合。4.根據權利要求3所述的活塞，其特征在于，所述活塞上部(1)和活塞下部借助焊接連接或者借助螺紋連接接合。5.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，在活塞上部(1)中在圓周上分布地設置的、錐形向上構造的凹槽(12)構造成孔、通道和/或縫槽。6.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，在凹槽(12)和冷卻通道(11)之間設置由活塞上部(1)的材料構成的接片(13、20)。7.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，所述在活塞上部(1)中在圓周上分布地設置的凹槽(12)構成蜂窩狀結構。8.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，所述凹槽(12)具有相反地傾斜的壁，這些壁具有相同或彼此不同的、在0°至40°之間的傾角“α,β”。9.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，所述凹槽(12)具有相反地傾斜的內壁(17)和外壁(18)，所述內壁和外壁具有相同或彼此不同的、在0°至40°之間的傾角“α,β”。10.根據權利要求1至4之一所述的活塞，其特征在于，所述凹槽(12)具有倒圓或倒角構造的凹槽底部(14)，該凹槽底部具有在1.5mm和D/2之間的半徑“R”，D＝用于該倒圓輪廓切削過程的工具的最...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·奧爾馬，
申請(專利權)人：KS科爾本施密特有限公司，
類型：
國別省市：